專利名稱：光伏多晶硅鑄錠爐爐底多軸同步提升裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光伏多晶硅鑄錠爐的爐底自動化控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及光伏多晶硅 鑄錠爐多軸同步提升爐底的裝置。
背景技術(shù)：
太陽能是各種可再生能源中最重要的基本能源，生物質(zhì)能、風(fēng)能、海洋能、水能等 都來自太陽能，廣義地說，太陽能包含以上各種可再生能源。太陽能作為可再生能源的一 種，則是指太陽能的直接轉(zhuǎn)化和利用。通過轉(zhuǎn)換裝置把太陽輻射能轉(zhuǎn)換成熱能利用的屬于 太陽能熱利用技術(shù)，再利用熱能進(jìn)行發(fā)電的稱為太陽能熱發(fā)電；通過光電轉(zhuǎn)換裝置把太陽 輻射能轉(zhuǎn)換成電能利用的屬于太陽能光發(fā)電技術(shù)，光電轉(zhuǎn)換裝置通常是利用半導(dǎo)體器件 (太陽能電池)的光伏效應(yīng)原理進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的，因此又稱太陽能光伏技術(shù)。聯(lián)合國召開了一系列有各國領(lǐng)導(dǎo)人參加的高峰會議，討論和制定世界太陽能戰(zhàn)略 規(guī)劃、國際太陽能公約，設(shè)立國際太陽能基金等，推動全球太陽能和可再生能源的開發(fā)利 用。開發(fā)利用太陽能和可再生能源成為國際社會的一大主題和共同行動，成為各國制定可 持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要內(nèi)容。中國政府一直把研究開發(fā)太陽能和可再生能源技術(shù)列入國家科 技攻關(guān)計劃，大大推動了太陽能和可再生能源技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。太陽能利用技術(shù)在研究 開發(fā)、商業(yè)化生產(chǎn)、市場開拓方面都獲得了長足發(fā)展，成為快速、穩(wěn)定發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)之一。由于硅材料占太陽能電池成本中的絕大部分，降低硅材料的成本是光伏應(yīng)用的關(guān) 鍵。多晶硅鑄錠技術(shù)是降低太陽能電池成本的重要途徑之一，該技術(shù)省去了昂貴的單晶拉 制過程，也能用較低純度的硅作投爐料，材料及電能消耗方面都較省。鑄錠工藝主要有定向 凝固法和澆鑄法兩種。定向凝固法是將硅料放在坩堝中加以熔融，然后控制保溫罩的提升 速度從坩堝底部形成冷源以造成一定的溫度梯度，使固液界面從坩堝底部向上移動而形成 晶,定。爐底是光伏多晶硅鑄錠爐的重要組成部分，在多晶硅鑄錠爐的裝爐和開爐過程 中，需要對爐底進(jìn)行同步升降控制，實現(xiàn)裝料及卸料的自動化控制?，F(xiàn)有的技術(shù)實現(xiàn)方法 一是用一臺電動機(jī)配合軟軸驅(qū)動實現(xiàn)多軸同步驅(qū)動爐底，二是用液壓系統(tǒng)實現(xiàn)多軸同步驅(qū) 動爐底。這兩種方法都有安裝、同步整定困難等致命缺點。在兩個專利中公開了一種多晶硅鑄錠爐(專利號=200820080644. 6和專利號 200820080640. 8)，該兩專利的核心及共同特點是采用一個電機(jī)驅(qū)動軸和機(jī)械軟軸共同組 成多晶硅鑄錠爐爐底同步提升裝置。是靠機(jī)械軟軸來實現(xiàn)同步，該裝置的機(jī)械軟軸的安裝 和同步整定很困難，維修也很不方便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服已有技術(shù)的不足之處，提出一種光伏多晶硅鑄錠爐爐底多 軸同步提升裝置，本發(fā)明采用運動控制總線，通過多軸運動伺服控制器、伺服驅(qū)動器及伺服 電動機(jī)，實現(xiàn)多晶硅鑄錠爐爐底三臺驅(qū)動電動機(jī)的多軸同步控制裝置。本發(fā)明控制精度高，可以單軸運行，調(diào)試整定方便，提高了生產(chǎn)效率，縮短了多晶硅鑄錠生產(chǎn)周期。本發(fā)明提出的光伏多晶硅鑄錠爐爐底同步提升裝置，其特征在于，該裝置包括一 臺多軸運動控制器、三個伺服驅(qū)動器、三個伺服電機(jī)及其傳動機(jī)構(gòu)，三套滾珠絲杠與渦輪渦 桿組件；該多軸運動控制器通過運動控制總線分別與三個伺服驅(qū)動器相連，每個伺服驅(qū)動 器的輸出端與一個伺服電機(jī)的輸入端相連，每個伺服電機(jī)的輸出端通過其傳動機(jī)構(gòu)與每套 滾珠絲杠與渦輪渦桿組件相連，所述三套滾珠絲杠與渦輪渦桿組件通過機(jī)械裝置分別與光 伏多晶硅鑄錠爐底相固接。本發(fā)明的特點及有益效果本發(fā)明采用多軸運動伺服控制器、伺服驅(qū)動器及伺服電動機(jī)，實現(xiàn)多晶硅鑄錠爐 爐底三臺驅(qū)動電動機(jī)的多軸同步控制裝置。該裝置安裝在鑄錠爐底部，用于在多晶硅鑄錠爐裝料及卸料過程中對爐底進(jìn)行同 步升降控制，可提高自動化水平，縮短光伏多晶硅鑄錠爐的生產(chǎn)周期，提高效率。本發(fā)明解決了現(xiàn)有設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝困難，調(diào)試?yán)щy，維護(hù)不方便的難題。本發(fā) 明可以實現(xiàn)三軸同步運行，還可實現(xiàn)單軸或雙軸點動運行調(diào)整。調(diào)試整定方便，提高了生產(chǎn) 效率，縮短了多晶硅鑄錠生產(chǎn)周期。


圖1為本發(fā)明的光伏多晶硅鑄錠爐爐底多軸同步提升裝置結(jié)構(gòu)框圖。圖2為本發(fā)明的光伏多晶硅鑄錠爐爐底多軸同步提升裝置實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明的光伏多晶硅鑄錠爐爐底多軸同步提升裝置的提升基座位置分布 具體實施例方式本發(fā)明提出的光伏多晶硅鑄錠爐爐底多軸同步提升裝置，結(jié)合附圖及實施例詳細(xì) 說明如下本發(fā)明的光伏多晶硅鑄錠爐爐底同步提升裝置如圖1所示，該裝置包括一臺多軸 運動控制器、三個伺服驅(qū)動器、三個伺服電機(jī)及其傳動機(jī)構(gòu)，三套滾珠絲杠與渦輪渦桿組 件；該多軸運動控制器通過運動控制總線分別與三個伺服驅(qū)動器相連，每個伺服驅(qū)動器的 輸出端與一個伺服電機(jī)的輸入端相連，每個伺服電機(jī)的輸出端通過其傳動機(jī)構(gòu)與每套滾珠 絲杠與渦輪渦桿組件相連，所述三套滾珠絲杠與渦輪渦桿組件通過機(jī)械裝置分別與光伏多 晶硅鑄錠爐底相固接。本發(fā)明的工作流程為多軸運動控制器通過運動控制總線，把爐底同步運行控制 命令發(fā)送給每個伺服驅(qū)動器。每個伺服驅(qū)動器根據(jù)接收到的同步運行控制命令對與其相連 的伺服電動機(jī)進(jìn)行同步運行控制。伺服電動機(jī)通過傳動機(jī)構(gòu)與渦輪渦桿組件連接，渦輪渦 桿組件帶動滾珠絲杠沿垂直方向上下運動，實現(xiàn)爐底同步上升和下降。多軸運動控制器通過預(yù)先安裝在控制器系統(tǒng)內(nèi)的程序?qū)崿F(xiàn)對三個伺服電機(jī)的同 步控制，該控制程序為本領(lǐng)域技術(shù)人員通過常規(guī)編程獲得。本發(fā)明的光伏多晶硅鑄錠爐爐底同步提升裝置實施例結(jié)構(gòu)如圖2所示，該裝置包 括該裝置包括一臺多軸運動控制器、相同的三個伺服驅(qū)動器(圖中未示出)、相同的三個伺服電機(jī)5及其傳動機(jī)構(gòu)，相同的三套滾珠絲杠2與渦輪渦桿組件3及機(jī)械裝置；每套機(jī)械 裝置的結(jié)構(gòu)主要由保護(hù)罩6，落地支架7，爐底連接件8，中間帶孔的L型板10和球形鉸鏈 11。該機(jī)械裝置與滾珠絲杠與渦輪渦桿的連接關(guān)系為底座8安裝在爐底1上，爐底連接件 8與中間帶孔的L型板10通過固定螺栓連接在一起，每個L型板10上分別通過球形鉸鏈 11與滾珠絲杠2連接，保護(hù)罩6設(shè)置在滾珠絲杠2上端，滾珠絲杠2和渦輪渦桿組件3連 接；渦輪渦桿組件3固定在落地支架7上。每個伺服電機(jī)的傳動機(jī)構(gòu)主要由減速機(jī)4和連 軸器9組成，其中連軸器9和減速機(jī)4連接，減速機(jī)4和伺服電機(jī)5連接。為了穩(wěn)固，減速 機(jī)4、伺服電機(jī)5及連軸器9均安置在落地支架7上。本實施例的爐底1上的三個爐底連接件8在爐底上沿呈等邊三角形排列。如圖3 所示。本實施例的工作流程為多軸運動控制器的輸出端與運動控制總線的端口連接，運動控制總線的另一端口 分別與每個伺服驅(qū)動器的輸入端鏈接，每個伺服驅(qū)動器的輸入端與每個伺服電動機(jī)連接。 多軸運動控制器通過運動控制總線，把爐底同步運行控制命令發(fā)送給每個伺服驅(qū)動器。每 個伺服驅(qū)動器根據(jù)接收到的同步運行控制命令對與其相連的伺服電機(jī)進(jìn)行同步運行控制。 伺服電機(jī)通過減速機(jī)、連軸器、渦輪渦桿組件連接，渦輪渦桿組件拖動滾珠絲杠實現(xiàn)同步上 升和下降，實現(xiàn)驅(qū)動爐底同步上升和下降。多軸運動控制器通過預(yù)先安裝在控制器系統(tǒng)內(nèi)的程序?qū)崿F(xiàn)對三套滾珠絲杠與渦 輪渦桿組件的控制，該控制程序為本領(lǐng)域技術(shù)人員通過常規(guī)編程獲得。本發(fā)明裝置各部件的具體實施例分別說明如下多軸運動伺服控制器16采用LMC20系列產(chǎn)品；運動控制總線采用CAN0PEN總線；伺服驅(qū)動器采用LXM32AU90M2系列產(chǎn)品；伺服電動機(jī)3采用BSH055系列產(chǎn)品；減速機(jī)4采用NUGENT系列產(chǎn)品，變比25 1 ；多晶硅鑄錠爐的爐底1上升和下降的總行程900毫米。本發(fā)明的其它部件為本領(lǐng)域的公知器件或采用公知技術(shù)手段制作而成。
權(quán)利要求
一種光伏多晶硅鑄錠爐爐底同步提升裝置，其特征在于，該裝置包括一臺多軸運動控制器、三個伺服驅(qū)動器、三個伺服電機(jī)及其傳動機(jī)構(gòu)，三套滾珠絲杠與渦輪渦桿組件；該多軸運動控制器通過運動控制總線分別與三個伺服驅(qū)動器相連，每個伺服驅(qū)動器的輸出端與一個伺服電機(jī)的輸入端相連，每個伺服電機(jī)的輸出端通過其傳動機(jī)構(gòu)與每套滾珠絲杠與渦輪渦桿組件相連，所述三套滾珠絲杠與渦輪渦桿組件通過機(jī)械裝置分別與光伏多晶硅鑄錠爐底相固接。
2.如權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于，每套機(jī)械裝置的結(jié)構(gòu)主要由保護(hù)罩，落地支 架，爐底連接件，中間帶孔的L型板和球形鉸鏈，該機(jī)械裝置與滾珠絲杠與渦輪渦桿的連接 關(guān)系為底座安裝在爐底上，爐底連接件與L型板通過固定螺栓連接在一起，L型板上分別 通過球形鉸鏈與滾珠絲杠連接，保護(hù)罩設(shè)置在滾珠絲杠上端，滾珠絲杠和渦輪渦桿組件連 接；渦輪渦桿組件固定在落地支架上。
3.如權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于，每個伺服電機(jī)的傳動機(jī)構(gòu)主要由減速機(jī)和連 軸器組成，其中，連軸器和減速機(jī)連接，減速機(jī)和伺服電機(jī)連接，減速機(jī)、伺服電機(jī)及連軸器 均安置在落地支架上。
全文摘要
本發(fā)明涉及光伏多晶硅鑄錠爐爐底同步提升裝置，該裝置包括一臺多軸運動控制器、三個伺服驅(qū)動器、三個伺服電機(jī)及其傳動機(jī)構(gòu)，三套滾珠絲杠與渦輪渦桿組件；該多軸運動控制器通過運動控制總線分別與三個伺服驅(qū)動器相連，每個伺服驅(qū)動器的輸出端與一個伺服電機(jī)的輸入端相連，每個伺服電機(jī)的輸出端通過其傳動機(jī)構(gòu)與每套滾珠絲杠與渦輪渦桿組件相連，所述三套滾珠絲杠與渦輪渦桿組件通過機(jī)械裝置分別與光伏多晶硅鑄錠爐底相固接。本發(fā)明控制精度高，調(diào)試整定方便，提高了生產(chǎn)效率，縮短了多晶硅鑄錠生產(chǎn)周期。
文檔編號C30B28/06GK101949059SQ20101026031
公開日2011年1月19日 申請日期2010年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月23日
發(fā)明者于慶廣, 馮龑, 翟志華 申請人:清華大學(xué);江西旭陽雷迪高科技股份有限公司;江蘇華盛天龍光電設(shè)備股份有限公司